โดย 1. นายชิ ติพัฒธร์ ขันทอง เลขที่ 10 ข 2. นางสาว นภสร ศิริรัตน ภิญโญ เลขที่ 16 ข

1. พันธุศาสตร์ประชากร โดย 1.นายชิติพัฒธร์ ขันทอง เลขที่10ข 2.นางสาวนภสรศิริรัตนภิญโญ เลขที่16ข 3.นางสาวธนพร ไชยฤทธิ์ เลขที่19ข 4.นางสาวศศิธร ทาจิตร เลขที่20ข 5.นางสาวณัฐกฤตา ปากคลอง เลขที่21ข

2. เสนอ ครูบรรจบ ธุปพงษ์

3. การศึกษาที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีน (gene frequency)หรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีน (allele frequency) ในยีนพูล พันธุศาสตร์ประชากร หมายถึง … ยีนพูล (gene pool) = ยีนทุกๆยีนในประชากรกลุ่มหนึ่งซึ่งสิ่งมีชีวิตที่เป็น diploid นั้นใน1ยีนจะมี2แอลลีน

4. มีประชากรหนู 10 ตัว แต่ละตัวมี 26 ยีน ซึ่งแต่ละยีนจะมี2 แอลลีน ในยีนพูลของประชากรนี้จะมีทุกแอลลีนของทุกยีนของหนูทุกตัวมารวมกัน ทำให้แต่ละยีนมีแอลลีนในยีนพูลอยู่ 20 แอลลีน เช่นยีนเอ หนูบางตัวอาจจะมีจีโนไทป์ AA บางตัว Aa หรือ aa แต่เมื่อนับตัวเอ (ทั้งAและa) จากหนูทั้ง10ตัวแล้ว จะได้ว่ามีตัวเอ 20 ตัว ซึ่งความถี่แอลลีนก็คืออัตราส่วนระหว่างแอลลีนนั้นต่อแอลลีนของยีนทั้งหมดในยีนพูล ถ้ามี A 11 ตัว a 9 ตัว ก็จะได้ความถี่แอลลีน Aและa เป็น 11/20 และ 9/20 ตามลำดับ ตัวอย่างเช่น !!

5. สมดุลฮาร์ดี – ไวน์เบิร์ก (Hardy-Weinberg Equilibrium) HWE ค.ศ.1908 หลังจากที่มีการรื้อฟื้นกฎเกณฑ์การถ่ายทอดพันธุกรรมของเมนเดลไม่นาน นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ จี.เอช.ฮาร์ดี (G.H. Hardy) และนายแพทย์ชาวเยอรมัน ชื่อ ดับเบิลยู ไวน์เบิร์ก (W. Weinberg) ได้แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างค่าความถี่อัลลีล กับค่าความถี่จีโนไทป์ ความจริงแล้วความสัมพันธ์นี้ ดับเบิลยู แคสเทิล(W. Castle) 

6. นักพันธุศาสตร์ชาวอเมริกัน ได้ค้นพบมาก่อนแล้ว ในปี ค.ศ.1903 แต่ในปัจจุบันความสัมพันธ์นี้รู้จักกันในชื่อ กฏฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก(The Hardy-Weinberg principle) ที่กล่าวว่าในประชากรที่ปราศจากกระบวนการที่จะทำให้มีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งได้แก่การกลายพันธุ์(mutation)การ อพยพ (migration) การผกผันทางพันธุกรรม (genetic drift)และการคัดเลือก (selection) ค่าความถี่ของอัลลีลจะยังคงเหมือนเดิม ไม่ว่าจะถ่ายทอดไปกี่รุ่นก็ตาม

7. กฏฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ได้กล่าวอีกว่าถ้าประชากร มีระบบการผสมพันธุ์แบบสุ่ม ค่าความถี่ของจีโนไทป์จะสัมพันธ์กับค่าความถี่ของอัลลีลด้วยสูตร (pA+qa)2 = p2AA+2pqAa+q2aa และค่าความถี่จีโนไทป์ที่สมดุล (equilibrium) ของยีนที่อยู่บนออโตโซมจะเกิดขึ้นเมื่อมีการผสมพันธุ์แบบสุ่ม 1รุ่น ถ้าความถี่ของอัลลีลเริ่มต้น ในเพศทั้งสองมีค่าเท่ากัน

8. สรุปแล้ว สมดุลฮาร์ดี – ไวน์เบิร์กมีความหมายดังนี้ .. “ในประชากรที่มีขนาดใหญ่ ถ้ามีการผสมพันธุ์กันระหว่างสมาชิกเป็นแบบสุ่ม และปราศจากอิทธิพลภายนอก ได้แก่ mutation, selection, migration ที่จะเข้ามาทำให้ความถี่ของยีนเปลี่ยนแปลงแล้ว ความถี่ของยีนและความถี่ของจีโนไทป์ของประชากรจะคงที่ตลอดไปทุกๆชั่วรุ่น” แต่ธรรมชาติโดยทั่วไปจะมีปัจจัยที่มากระทบให้ความถี่ยีนมีการเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา เรียกว่า gene force

9. ประชากรที่มีความถี่ของยีนและความถี่ของจีโนไทป์คงที่ เรียกว่า“ประชากรสมดุล (equilibrium population)” ปัจจัยที่ทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ยีน 1. การคัดเลือกโดยธรรมชาติ 2. การผ่าเหล่า (mutation) และการแปรผันทางพันธุกรรม 3. การอพยพและการเคลื่อนย้ายประชากร 4. ขนาดของประชากร 5. รูปแบบของการผสมพันธุ์ 

10. การคัดเลือกโดยธรรมชาติการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ความสามารถในการสืบพันธุ์จะเพิ่มจํานวนได้สูงมาก หากไม่มีปัจจัยที่จํากัดการเพิ่มจํานวนแล้ว สิ่งมีชีวิตทั้งหลายคงจะล้นโลก แต่ตามที่เป็นจริง จํานวนของสิ่งมีชีวิตค่อนข้างจะคงที่ เนื่องจากกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection)ซึ่งอาศัยหลักเกณฑ์พื้นฐานว่า จะไม่มีลักษณะทางกรรมพันธุ์ชุดเดียวที่เหมาะสมต่อสภาพความเป็นอยู่ของสิ่งมีชีวิตในแต่ละแหล่งที่อยู่อาศัย ฉะนั้นการคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงต้องมีปัจจัยสําคัญ คือ ความสามารถในการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเพื่อการถ่ายทอดลักษณะแตกต่างที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และสิ่งมีชีวิตนั้นต้องอยู่ใต้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมผลของการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะได้สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะ สปีชีส์เดียวกันที่มีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดทางกรรมพันธุ์ ซึ่งเรียกว่าโพลีมอร์ฟิซึม (polymorphism) 

11. การผ่าเหล่าและความแปรผันทางพันธุกรรมการผ่าเหล่าและความแปรผันทางพันธุกรรม การผ่าเหล่า (mutation) เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตการผ่าเหล่าหรือมิวเทชันมีทั้งที่เกิดกับเซลล์ร่างกายซึ่งเรียกว่าโซมาติคมิวเทชัน (somatic mutation)และที่เกิดกับเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่าแกมีติคมิวเทชัน (gametic mutation) มิวเทชันที่มีผลต่อขบวนการวิวัฒนาการมาก คือ มิวเทชันที่เกิดกับเซลล์สืบพันธุ์ เนื่องจากสามารถถ่ายทอดไปสู่รุ่นต่อๆไปได้ มิวเทชันทําให้เกิดการแปรผันทางพันธุกรรม นอกจากนั้นในกระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ จะมีการแบ่งเซลล์ด้วยวิธีไมโอซิสเพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ในกระบวนการไมโอซิสจะมีครอสซิงโอเวอร์ (crossing over) การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นสาเหตุที่ทําให้สิ่งมีชีวิตเกิดความแปรผันทางพันธุกรรมอย่างมากมาย

12. การอพยพของสมาชิกในประชากรการอพยพของสมาชิกในประชากร สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีการอพยพเข้าหรือออกของสมาชิก ส่งผลให้ มีการหมุนเวียนพันธุกรรมหรือที่เรียกว่าการไหลของยีน (gene flow) เกิดขึ้นระหว่างประชากรย่อยๆ ซึ่งการอพยพจะทําให้สัดส่วนของอัลลีลเปลี่ยนแปลงไป ในประชากรที่มีขนาดใหญ่มากๆ การอพยพเข้าหรืออพยพออกของสมาชิกอาจจะเกือบไม่มีผลต่อสัดส่วนของยีนในกลุ่มประชากรเลย แต่ถ้าประชากรมีขนาดเล็ก เมื่อมีสมาชิกอพยพออกไปทําให้กลุ่มประชากรสูญเสียยีนบางส่วนทําให้มีโอกาสในการถ่ายทอดหรือแลกเปลี่ยนยีนกับกลุ่มยีนนั้นน้อยลงไป หรือไม่มีโอกาสเลยในทางกลับกัน การอพยพเข้าของประชากรในกลุ่มประชากรขนาดเล็ก จะทําให้เกิดการเพิ่มพูนบางส่วน หรือบางยีนใหม่เข้ามาในประชากร มีผลทําให้เกิดความแปรผันทางพันธุกรรมของประชากร

13. ขนาดของประชากร การเปลี่ยนแปลงขนาดของประชากร มีบทบาทสําคัญต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ยีนและโครงสร้างของยีนพูล (gene pool)ซึ่งเกิดจากโอกาส หรือความบังเอิญ หรือจากภัยธรรมชาติ ประะชากรที่มีขนาดใหญ่และมีการผสมพันธุ์แบบสุ่มจะไม่พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนมากมายอย่างมีนัยสําคัญ แต่ถ้าเป็นประชากรขนาดเล็กจะมีผลอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงผกผันทางพันธุกรรมอย่างฉับพลันอย่างไม่มีทิศทางแน่นอน หรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนอย่างฉับพลันโดยเหตุบังเอิญตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นแบบสุ่ม ไม่สามารถคาดการณ์ทิศทางการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนได้แน่นอนเช่นนี้ เรียกว่า เจเนติกดริฟต์ (genetic drift) เป็นกลไกที่สําคัญอย่างหนึ่งที่ทําให้ความถี่ของยีนมีการเบี่ยงเบนจนเกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีน

14. รูปแบบของการผสมพันธุ์รูปแบบของการผสมพันธุ์ สิ่งมีชีวิตส่วนมากจะมีรูปแบบการสืบพันธุ์ แบบอาศัยเพศอย่างเด่นชัด โดยแบ่งเป็น2 กรณี คือ1. การผสมพันธุ์ แบบสุ่ม เป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นเป็นส่วนมากในประชากร การผสมพันธุ์แบบสุ่มนี้จะไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ยีนในแต่ละชั่วอายุมากนัก2. การผสมพันธุ์ที่ไม่เป็นแบบสุ่ม เป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นเป็นบางครั้ง โดยมีการเลือกคู่ผสมภายในกลุ่ม ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทําให้เกิดการผสมพันธุ์ภายในสายพันธุ์เดียวกันหรือที่เรียกว่าอินบรีดดิง (inbreeding) อันจะยังผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากรนั้นได้ เพราะถ้าเป็นการผสมภายในสายพันธุ์เดียวกัน และประชากรมีขนาดเล็กย่อมจะมีโอกาสที่ยีนบางยีนเพิ่มความถี่สูงขึ้นในรุ่นต่อมา และในที่สุดจะไม่มีการแปรผันของยีนเกิดขึ้นโดยส่วนใหญ่ อาจเป็นสภาพโฮโมไซกัส และเป็นสาเหตุให้ยีนบางยีนมีความคงที่ (fix) และบางยีนสูญหายไป

15. การหาความถี่ของแอลลีลในประชากรการหาความถี่ของแอลลีลในประชากร สิ่งมีชีวิตที่เป็นดิพลอนด์ในแต่ละเซลล์มีจำนวนโครโมโซมเพียง 2 ชุด และแต่ละยีนจะมี2แอลลีนดังนั้นถ้าเรารู้จำนวนจีโนไทป์แต่ละชนิดของประชากร เราจะสามารถหาความถี่ของจีโนไทป์ ( genotype  frequency) และความถี่ของแอลลีลในประชากรได้จากตัวอย่างดังนี้ในกลุ่มประชากรไม้ดอกชนิดหนึ่งที่ลักษณะสีดอกถูกควบคุมโดย ยีน 2 แอลลีล คือ R ควบคุม ลักษณะดอกสีแดงเป็นลักษณะเด่น และ  r  ควบคุมลักษณะดอกสีขาวซึ่งเป็นลักษณะด้อย ในประชากรไม้ดอก 1,000 ต้น มีดอกสีขาว 40 ต้น และดอกสีแดง 960 ต้น โดยกำหนดให้เป็นดอกสีแดงที่มีจีโนไทป์ RR 640 ต้น และดอกสีแดงมีจีโนไทป์ Rr 320 ต้น

17. Ex1 : ความถี่แอลลีนด้อยสำหรับยีนธาลัสซีเมียในประชากรกลุ่มหนึ่งซึ่งอยู่ใน HWE มีค่าเท่ากับ 0.1 จะมีผู้เป็นพาหะร้อยละเท่าไหร่ วิธีทำ ให้แอลลีนธาลัสซีเมีย A และ a มีความถี่เท่ากับ p และ q ตามลำดับจะได้ q = 0.1 (จากโจทย์) และ p = 0.9 (เพราะ p + q = 1) ผู้เป็นพาหะคือจีโนไทป์ Aaจะมีความถี่ 2pq = (2)(0.9)(0.1) = 0.18 หรือ 18% ของประชากร

18. Ex2 : ความสูงถั่วลันเตาควบคุมด้วยยีน T พบว่าใน 1000 ต้นมีต้นเตี้ย 40 ต้น จะมีต้นสูง heterozygous กี่ต้น เมื่ออยู่ใน HWE วิธีทำ : ให้ความถี่แอลลีนT และ t คือ p และ q ตามลำดับ มีต้นเตี้ย 40 ต้น ใน 1000 ต้น แสดงว่ามีจีโนไทป์ tt = q2 = 40/1000 = 0.04 ดังนั้น q = √0.04 = 0.2 และ p = 0.8 (เพราะ p +q = 1) จะได้ความถี่จีโนไทป์ Tt = 2pq = 2(0.2)(0.8) = 0.32 หรือ 32% จาก 1000 ต้น ดังนั้นจึงมี Ttอยู่ 320 ต้น

19. แหล่งอ้างอิง www.phakawat-owat.blogspot.com www.il.mahidol.ac.th www.rmutphysics.com หนังสือชีววิทยา Biology for high school students

20. หน้าที่ของสมาชิก 1.นายชิติพัฒธร์ ขันทอง เลขที่10ข :: หาข้อมูล 2.นางสาวนภสรศิริรัตนภิญโญ เลขที่16ข :: ทำสไลด์ 3.นางสาวธนพร ไชยฤทธิ์ เลขที่19ข :: ตกแต่งสไลด์ 4.นางสาวศศิธร ทาจิตร เลขที่20ข :: ให้คะแนนกลุ่มอื่นๆ 5.นางสาวณัฐกฤตา ปากคลอง เลขที่21ข :: หาข้อมูล